Primele procesoare au fost pe 8 biți, apoi 16 și 32 de biți, și ne-am oprit, încă de prin 2000 la 64 de biți. Iată de e nu există procesoare pe 128 de biți?
Dintre cuvintele din vocabularul IT, bit este cu siguranță unul dintre cele mai cunoscute. Generații întregi de console de jocuri video și stilurile lor de artă pixelate sunt definite de biți (cum ar fi 8 și 16 biți) și o mulțime de aplicații oferă atât versiuni pe 32 de biți, cât și pe 64 de biți.
Dacă te uiți la acea istorie, poți vedea cum capacitatea noastră de a gestiona biți a crescut de-a lungul anilor. Cu toate acestea, în timp ce cipurile pe 64 de biți au fost introduse pentru prima dată în anii 90 și au devenit mainstream în anii 2000, încă nu avem procesoare pe 128 de biți. Deși 128 ar putea părea un pas firesc după 64, nu este nici pe departe așa.
Înainte de a vorbi despre motivul pentru care procesoarele pe 128 de biți nu există, trebuie să vorbim despre ce este un bit. În esență, se referă la capacitățile procesorului. Formată din cuvintele binar și cifră, este cea mai mică unitate în calcul și punctul de plecare al tuturor programărilor. Un bit poate fi definit doar ca 1 sau 0 (deci binar), deși aceste numere pot fi interpretate ca adevărate sau false, activate sau dezactivate și chiar ca semn plus sau semn minus.
În sine, un singur bit nu este foarte util, dar folosirea mai multor biți este o poveste diferită, deoarece o combinație de unu și zero poate fi definită ca ceva, cum ar fi un număr, o literă sau un alt caracter. Pentru calculul pe 128 de biți, ne interesează doar numerele întregi (numerele care nu au virgulă zecimală) și cu cât sunt mai mulți biți, cu atât mai multe numere pot fi definite de un procesor. Folosește o formulă 2^x destul de simplă, cu x fiind câți biți există. În calculul pe 4 biți, cel mai mare număr întreg la care poți număra este 15, care este cu unul mai mic decât 16 pe care ți-l oferă formula, dar programatorii încep să numere de la 0 și nu de la 1.
Dacă 4 biți poate stoca doar 16 numere întregi diferite, atunci s-ar putea să nu pară că a merge la 8 sau 32 sau chiar 128 de biți ar fi o mare realizare. Dar aici avem de-a face cu numere exponențiale, ceea ce înseamnă că lucrurile încep încet, dar apoi cresc foarte repede. Pentru a demonstra acest lucru, iată un mic tabel care arată cele mai mari numere întregi pe care le puteți calcula în binar de la 1 la 128 de biți.
| număr de biți | Cel mai mare număr întreg |
|---|---|
| 1-bit | 1 |
| 2-bit | 3 |
| 4-bit | 15 |
| 8-bit | 255 |
| 16-bit | 65,535 |
| 32-bit | 4,294,967,295 |
| 64-bit | 18,446,744,073,709,551,615 |
| 128-bit | 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,455 |
Deci acum puteți vedea probabil de ce dublarea cantității de biți duce la capacitatea de a gestiona numere care nu doar se dublează în dimensiune, ci sunt ordine de mărime mai mari. Cu toate acestea, chiar dacă calculul pe 128 de biți ne-ar permite să lucrăm pe numere mult mai mari decât poate calcula pe 64 de biți, tot nu îl folosim.
Cum am ajuns de la 1 bit la 64 de biți?
Este destul de clar de ce procesoarele au trecut de la 1 bit la mai mulți biți: am vrut ca computerele noastre să facă mai multe lucruri. Nu există mare lucru pe care să îl poți face cu unul sau doi sau patru biți, dar la 8 biți, aparatele arcade, consolele de jocuri și computerele de acasă au devenit fezabile. De-a lungul timpului, procesoarele au devenit mai ieftine și mai mici din punct de vedere fizic, așa că adăugarea hardware-ului necesar pentru a crește numărul de biți pe care procesorul i-ar putea gestiona a fost o mișcare destul de naturală.
Natura exponențială a biților devine evidentă foarte repede când se compară consolele pe 16 biți precum SNES și Sega Genesis cu predecesorii lor pe 8 biți, în principal NES. Super Mario Bros 3 a fost unul dintre cele mai complexe jocuri ale NES în ceea ce privește mecanica și grafica și a fost foarte simplist față de Super Mario World, care a fost lansat doar doi ani mai târziu (totuși îmbunătățirile în tehnologia GPU au fost, de asemenea, un factor cheie aici).
Totuși, nu este vorba doar de jocuri video; aproape totul devenise mai bine cu mai multe biți. Trecerea de la 256 de numere pe 8 biți la 65.356 de numere pe 16 biți a însemnat urmărirea mai precisă a timpului, afișarea mai multor culori pe ecrane și adresarea fișierelor mai mari. Indiferent dacă utilizați computerul personal IBM, alimentat de procesorul Intel 8088 pe 8 biți, sau construiți un server pentru o companie care este gata să intre online, mai mulți biți sunt pur și simplu mai buni.
Industria s-a mutat destul de repede de la 16 biți la 32 de biți și, în cele din urmă, la 64 de biți, care a devenit mainstream la sfârșitul anilor 90 și începutul anilor 2000. Unele dintre cele mai importante procesoare timpurii pe 64 de biți au fost găsite în Nintendo 64 și computere alimentate de procesoarele Athlon 64 și Opteron de la AMD. În ceea ce privește software-ul, 64 de biți a început să primească suport general de la sisteme de operare precum Linux și Windows la începutul anilor 2000. Totuși, nu toate încercările de calcul pe 64 de biți au avut succes; Procesoarele serverului Intel Itanium au fost un eșec de proporții și sunt doar unele dintre cele mai proaste procesoare ale companiei vreodată.
Astăzi, procesoarele pe 64 de biți sunt peste tot, de la telefoane la PC-uri și la servere. Chipurile cu mai puțini biți sunt încă fabricate și pot fi de dorit pentru aplicații specifice care nu se ocupă de numere mai mari, dar sunt destul de de nișă. Cu toate acestea, încă nu avem procesoare pe 128 de biți, chiar dacă au trecut aproape trei decenii de când primele cipuri pe 64 de biți au apărut pe piață.
Procesoarele pe 128 de biți așteaptă rezolvarea unei probleme
S-ar putea să credeți că 128 de biți nu este viabil pentru că este dificil sau chiar imposibil de făcut, dar de fapt nu este cazul. Multe părți din procesoare și altele, sunt de 128 de biți sau mai mari, cum ar fi magistralele de memorie pe GPU-uri și SIMD-urile de pe procesoare care permit instrucțiunile AVX. Vorbim în special despre capacitatea de a gestiona numere întregi pe 128 de biți și, chiar dacă în laboratoarele de cercetare au fost create prototipuri de procesoare pe 128 de biți, nicio companie nu a lansat de fapt un procesor pe 128 de biți. Răspunsul ar putea fi contraintuitiv: un procesor pe 128 de biți nu este foarte util.
Un procesor pe 64 de biți poate gestiona peste 18 chintilioane de numere unice, de la 0 la 18.446.744.073.709.551.615. Prin contrast, un procesor pe 128 de biți ar putea gestiona peste 340 de numere de undecilion și vă garantez că nu ați văzut nici măcar „undecilion” în toată viața. Găsirea unei utilizări pentru calcularea numerelor cu atâtea zerouri este destul de dificilă, chiar dacă utilizați unul dintre biți pentru a semna întregul, care ar avea un interval de la 170 undecilion negativ la 170 undecilion pozitiv.
Singurele cazuri de utilizare semnificative pentru numerele întregi pe 128 de biți sunt adresele IPv6, identificatorii unici universal (sau UUID) care sunt utilizați pentru a crea ID-uri unice pentru utilizatori (Minecraft este un caz important de utilizare pentru UUID) și sisteme de fișiere precum ZFS. Chestia este că procesoarele pe 128 de biți nu sunt necesare pentru a gestiona aceste sarcini, care au putut să existe foarte bine pe hardware-ul pe 64 de biți. În cele din urmă, motivul cheie pentru care nu avem procesoare pe 128 de biți este că nu există nicio cerere pentru un ecosistem hardware-software pe 128 de biți. Industria ar putea face cu siguranță, procesoare pe 128 de biți dacă ar vrea, dar pur și simplu nu o face.
Posibilitatea de a lansa procesoare pe 128 de biți nu este complet exclusă
Deși procesoarele pe 128 de biți nu sunt un lucru astăzi și se pare că nicio companie nu va lansa unul în curând, nu aș merge atât de departe încât să spun că procesoarele pe 128 de biți nu se vor întâmpla niciodată. Specificația pentru RISC-V ISA lasă posibilitatea unei viitoare arhitecturi pe 128 de biți pe masă, dar nu detaliază ce ar fi de fapt, probabil pentru că pur și simplu nu era o nevoie presantă de a o proiecta.
340 de undecilioni, cel mai mare număr posibil de creat cu 128 de biți, nu este nici pe departe atât de mare cât numărul de atomi în univers, care este considerat a fi cel mai mare număr care are vreo semnificație în lumea reală. Dacă ați dorit vreodată să simulați o bucată bună din univers până la nivel atomic, atunci poate un procesor de 128 de biți ar fi cu adevărat util pentru asta. Dincolo de asta, este greu de spus pentru ce ar fi folosit un procesor de 128 de biți, dar acum mulți ani ne-am întrebat și pentru ce ai putea dori un terabyte de RAM.